Riassunto esame Scienza e tecnologia dei materiali, Prof. Romano Rosa, libro consigliato Materiali per il design, Barbara del Curto

20/10/2022

PROPRIETA’ MECCANICHE E TERMICHE: pt. 1

Prova di trazione—> risponde alle seguenti domande

quanto è resistente?

quale sarà la sua deformazione sotto un determinato carico?

tenacità—> dipende da durezza materiale, resistenza e deformazione.

dipende quindi anche dalla

All’aumentare della rigidezza aumenta l’area e la tenacità —>

rigidezza

1. A l l ’ a u m e n t a r e d e l c a r i c o

massimo aumenta area e tenacità;

2. (Curva 3) All’aumentare della

deformazione aumenta area e

tenacità (capacità del materiale di

assorbire energia no a rottura).

Tenacità e resistenza all’urto —>

Capacità di assorbire energia senza

rompersi.

Sollecitazionea applicata in modo

rapido, il materiale è sottoposto a

carichi veloci e non ha il tempo di

deformarsi in modo plastico, la

rottura avviene nel campo elastico

(prima parte).

La capacità di un materiale a resistere ad una

sollecitazione di impatto viene analizzata con la

RESILIENZA.

Prova: prova di impatto Charpy —> pesante pendolo che

scende per gravità dall’alto, incontra sulla sua traiettoria

pendolare la provetta uni cata, la rompe e continua la sua corsa

oltre la provetta risalendo no ad una certa quota. La macchina è

tarata per dare immediatamente su un quadrante il valore

dell’energia assorbita dalla provetta. Oltre alla provetta, anche gli

appoggi della macchina e la testa della mazza che colpisce la

provetta devono possedere forma e dimensioni uni cate per

garantire alla prova valori attendibili, confrontabili e ripetibili.

E etto della temperatura sulle proprietà meccaniche

Incrementa: Decrementa:

- -

Duttilità Modulo di elasticità

- h —> altezza iniziale

-

Tenacità Limite di snervamento H —> alteza nale

- -

Deformazione Resistenza ultima

ff fi fi fi fi fi

E etto della temperatura: metalli

Variazione delle proprietà meccaniche di una lega di alluminio

Curve sforzo-deformazione del ferro a tre diverse temperature

Transazione da duttile a fragile

Esempio del Titanic —> materiale scadente, a contatto con acqua gelida non ha più un

comportamento duttile ma fragile.

Esempio nave Liberty —> i meccanici non avevano valutato la duttilità del materiale a contatto

con temperature fredde. Le prove vennero fatte a temperatura ambiente! duttile-

La temperatura di transizione

fragile è la T alla quale la frattura di

un materiale cambia da duttile a

fragile.

FCC —> non hanno temperature di

transizione duttile-fragile.

BCC —> Queste leghe metalliche

hanno temperature di transizione

duttile-fragile, solo a duna certa

temperatura il materiale è duttile.

Meccanica della frattura: tenacità a frattura —> Studia la capacità di un materiale di resistere

allo stress in presenza di un difetto. Consente la realizzazione di analisi teoriche e sperimentali

sulla stabilità strutturale, o viceversa sulla rottura, di materiali contenenti cricche e difetti. La

frattura di un materiale inizia nella zona in cui la concentrazione degli sforzi è massima (apice di

una cricca acuta).

Prova di tenacità a frattura: applicare uno sforzo di trazione su un provino che presenta degli

FATTORE DI

intagli. Lo sforzo lungo l’intaglio è intensi cato. Attraverso la prova determino il

INTENSIFICAZIONE DEGLI SFORZI.

Misura la capacità di un materiale difettoso di resistere ad un carico.

ff fi

Per esprime la combinazione degli e etti dello sforzo all’apice della cricca e della lunghezza della

cricca, in generale si utilizza il parametro K fattore di intensità degli sforzi. Sperimentalmente si è

I

trovato: - Y = fattore geometrico adimensionale in genere =1;

- σ = sforzo nominale applicato

- a = lunghezza di una cricca super ciale (o metà di una lunghezza interna)

Il valore critico del fattore KI che causa il cedimento catastro co del provino è detto

tenacità a frattura KIC del materiale:

Ceramici —> I materiali ceramici sono relativamente deboli in trazione

ma relativamente resistenti in compressione.

In generale sui ceramici si eseguono prove di resistenza a essione.

Progettazione meccanica

I valori di tenacità a frattura dei materiali sono utili nella progettazione

meccanica, in particolare quando si lavora con materiali di ridotta tenacità

o duttilità, come le leghe di Al ad alta resistenza, gli acciai e le leghe di Ti.

I materiali che mostrano poca deformazione plastica prima della frattura

hanno dei valori di tenacità a frattura relativamente bassi e tendono ad

essere più fragili, mentre quelli con valori di K più alti sono più duttili.

IC

I valori di tenacità a frattura possono essere usati nella progettazione

meccanica per predire le dimensioni ammissibili dei difetti nelle leghe con

ridotta duttilità in presenza di condizioni note di sollecitazione.

fi ff fl fi

Materiali ceramici

Prova a essione: nella parte centrale della

barra viene applicato un carico, si ha una

deformazione lungo il verso della forza

applicata.

- Nella parte superiore vi è una compressione

- Nella parte inferiore vi è una trazione

Ceramici (tenacità a frattura):